调制与解调的原理

(a) FM
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(b) 2FSK
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3
幅度调制
Communication
4.3.3 二进制相移键控
an =1 概 为 , 率 P
Ch4 调制解调
1）2PSK调制原理 PSK调制原理
1 , m(t ) = an g(t − nTs ) = 0,
S2PSK (t ) = cos ωct + K pm(t )
Communication
S M (t ) = A (t ) cos [ω c t + ϕ (t )] 如果为φ(t)常数 A(t)随m(t)成比例变化 常数， 成比例变化， 如果为φ(t)常数，A(t)随m(t)成比例变化，则 称为幅度调制 幅度调制。 称为幅度调制。 根据基带信号不同分为模拟幅度调制和数字 幅度调制（振幅键控ASK） 如图4 所示。 幅度调制（振幅键控ASK），如图4-1所示。
t
ω t + K t m (τ )dτ S FM (t ) = cos c f ∫ −∞ 根据基带信号 m(t) 不同分为模拟相位调制 FM 和数字 频率调制（ 如图所示。 频率调制（频移键控FSK），如图所示。 m(t) 1 1 0 1 数字 0
信号 t
SFM(t)
2FSK t t
这种现象通常称为2PSK的 这种现象通常称为2PSK的“倒π” 现象或 反向工作”现象。 现象或“反向工作”现象。
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2DPSK
Communication
4.3.3 2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
2）2DPSK（差分相移键控） DPSK（差分相移键控）
绝对码 1
0
0
1
1
1
0
2PSK
载 波 0相位
这种用载波不同相位直接去表示相应 数字信息的相位键控，常称为绝对移相 绝对移相。 数字信息的相位键控，常称为绝对移相。
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调制
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Communication
2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
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FDM
2PSK信号的 2PSK信号的 产生过程
S(t )
可以直接采用模拟调制方法。 可以直接采用模拟调制方法。
双极性 不归零
cosωC t
a. 2PSK 模拟调制
S2PSK (t )
b. 2PSK 键控调制
载波 移相
0
π
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S2PSK (t )
S(t )
解调
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Communication
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表达式
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4
Communication
Ch4 调制解调
当基带数字信号采用幅度为1宽度为T 当基带数字信号采用幅度为1宽度为 TS的矩 形脉冲的双极性非归零码表示时， 形脉冲的双极性非归零码表示时，时域表示式为
S2PSK (t ) = ∑an g(t − nTs) cosωct n
载波反向时
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Communication
2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
发送数据 0
1
0
1
0
0
1
2DPSK 载波
相乘输出 低通输出
判决输出 差分输出
0 1
1
1 0
0 1
0 0
0 0
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1 1
功率谱
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1 t t t t 0 1 1 0
Ch4 调制解调
t t
模拟调制
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数字调制
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1
相位调制
Communication Ch4 调制解调 SM (t ) = A(t ) cos[ωct + ϕ(t )]
如果已调信号的瞬时相位偏移随基带信号比 例变化时，我们称之为相位调制 相位调制。 例变化时，我们称之为相位调制。即 ϕ (t ) = K p m (t )
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波形
Communication
4.3.3 2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
绝对码 1
0
0
1
1
1
0
2PSK
载 波 0相位
2DPSK
π
0
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调制过程
Communication 绝对码 1
Ch4 调制解调
0
0
1
1
1
0
相对码 载 波 0相位
0
0
0
1
0
1
1
2DPSK
π
0
对相对码按 0 2PSK规则进行调 π
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1 相对码“ 相位 → 相对码“ ” 相对码“ 0 相位 → 相对码“ ”
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调制方法
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Communication
4.3.3 2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
数学表达式形式上完全一样，只是a 的取值不同。 数学表达式形式上完全一样，只是an的取值不同。 因此，参照2ASK功率谱可得到 PSK信号功 因此，参照2ASK功率谱可得到2PSK信号功 功率谱可得到2 率谱也只是基带数字信号频谱的线性搬移。 率谱也只是基带数字信号频谱的线性搬移。
B2PSK = B2DPSK = 2 fs
Ch4 调制解调
相对调相信号 首先对数字基带信号进行差分编码 的 产 生 过 程 即由绝对码变为相对码 ， 然后再进 即由绝对码变为相对码，
行绝对调相。也可以直接采用模拟调制方法。 行绝对调相。也可以直接采用模拟调制方法。 a. 2PSK a’. 2DPSK S(t ) 差分 模拟调制 模拟调制 码变换 载波 移相
S PM (t ) = cos ω c t + K p m (t )
(
)
分为模拟相位调制PM 和数字相位调制 分为模拟相位调制 PM和数字相位调制 （ 相 和数字相位调制（ 移键控PSK、DPSK） 如图4 所示。 移键控PSK、DPSK），如图4-2所示。
m(t)
t
SPM(t)
1 1 数字 信号
0 0 1 0
LPF
判决 定时脉冲
数据 输出
(b) 差分相干解调 差分相干解调
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相干解调波形
Communication
2DPSK系统的原理 2DPSK系统的原理
Ch4 调制解调
发送数据 0
1
0
1
0
0
1
2DPSK 载波
相乘输出 低通输出
判决输出 差分输出
1 1
0 0
0
1 1
1 0
Байду номын сангаас
1 0
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0 1
2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
2PSK信号相干解调 PSK信号相干解调
由于绝对移相方式是以某一相位作为基准 的，因此解调时在接收端也必须有同样一个固 定基准相位作为参考。 定基准相位作为参考。即采用相干解调
S2PSK (t )
BPF
鉴相器 LPF 本地载波 判决 定时脉冲 数据 输出
0
2PSK t
(a) PM
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(b) 2PSK
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频率调制
Communication Ch4 调制解调 SM (t ) = A(t ) cos[ωct + ϕ(t )] 已调信号的瞬时频率偏移随基带信号比例变化时， 已调信号的瞬时频率偏移随基带信号比例变化时 ， 我们称之为频率调制 频率调制。 我们称之为频率调制。即 dϕ(t ) = K f m(t ), 或ϕ(t ) = K f ∫ m(t )dt
(
an = 0, 概 为 − P 率 1
cos ωct + K p , an= 1,以概率 P = cos(ωct ) , an= 0,以概率 1− P
当相移常数K 时 当相移常数 p=π时，
(
)
)
P − cos(ωct ) , an= 1,以概率 S2PSK (t ) = 1 cos(ωct ) , an= 0,以概率 − P
利用前后相邻码元载波的相对相位表示数 字信息的调制方式。 字信息的调制方式。 即用载波相位相对变化传 送数字信息， 送数字信息，所以又称为相对调相。 相对调相。 令为当前码元初相与前一码元初相之差， 令为当前码元初相与前一码元初相之差 ， DPSK调制的一种规则为 则2DPSK调制的一种规则为
"" π →数字信息 1 相位变化： 相位变化： = ∆Φ " 0 →数字信息 0"
双极性 差分码 不归零
cosωC t
S22DPSK (tt ) S PSK
b’. 2PSK b. 2DPSK 键控调制 键控调制
0
S(t )
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π
差分码变换 St
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S2PSK (t ) (t ) S2DPSK
()
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解调
Communication
2DPSK系统的原理 2DPSK系统的原理
Ch4 调制解调
3）2DPSK信号解调 DPSK信号解调
S2DPSK t S2PSK ((t))
BPF 本地载波 鉴相器
可采用相干解调和差分相干解调法
LPF
判决 定时脉冲
数据 码 (反 ) 相对码 输出 变换
数据 输出
(a) 相干解调
S2DPSK (t )
BPF 延迟T 延迟TS
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Communication
2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
4）2PSK功率谱特性 PSK功率谱特性
1 , 以 P S2ASK (t ) = ∑an g(t − nTs) cosωc t an = 0 , 以 1− P n
+1 , 以 P S2PSK (t ) = ∑an g(t − nTs) cosωc t an = −1 , 以 1− P n
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图
Communication
2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
发送数据 1
0
0
1
1
1
0
2PSK 载波
相乘输出 低通输出
判决输出
1
0
0
1
1
1
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0
载波反相
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Communication
2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
发送数据 1
0
0
1
1
1
0
2PSK 载波
相乘输出 低通输出
判决输出
0
1
1
0
0
0
10
1
反向工作现象
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Communication
4.3.3 2PSK系统的原理 2PSK系统的原理
Ch4 调制解调
由于绝对移相方式是以某一相位作为 基准的， 基准的 ， 因此解调时在接收端也必须有同 样一个固定基准相位作为参考。 样一个固定基准相位作为参考。 一旦接收端参考相位发生变化 一旦接收端 参考相位发生变化 ， 则恢 参考相位发生变化， 复出的数字信息也会出现0 的反转， 复出的数字信息也会出现 0 和 1 的反转 ， 从 而导致接收端错误接收 错误接收。 而导致接收端错误接收。
+1 , 以 P an = −1 , 以 1− P
cosωc t (发"+1"→"0"相) = − cosωc t (发"−1"→"π"相)
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波形
5
Communication
Ch4 调制解调
受键控的载波相位按 “” 0 相位 → 1 基带脉冲而改变的数字调 如， “ 制方式。 制方式。 π 相位→ 0”